SE522262C2 - Sätt och anordning för framställning av biogas - Google Patents

Sätt och anordning för framställning av biogas

Info

Publication number
SE522262C2
SE522262C2 SE0202428A SE0202428A SE522262C2 SE 522262 C2 SE522262 C2 SE 522262C2 SE 0202428 A SE0202428 A SE 0202428A SE 0202428 A SE0202428 A SE 0202428A SE 522262 C2 SE522262 C2 SE 522262C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
sludge
reactor
dry matter
weight
biogas
Prior art date
Application number
SE0202428A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0202428L (sv
SE0202428D0 (sv
Inventor
Stig Holm
Joergen Ejlertsson
Bertil Carlson
Original Assignee
Tekniska Verken Linkoeping Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tekniska Verken Linkoeping Ab filed Critical Tekniska Verken Linkoeping Ab
Priority to SE0202428A priority Critical patent/SE522262C2/sv
Publication of SE0202428D0 publication Critical patent/SE0202428D0/sv
Priority to AU2003237758A priority patent/AU2003237758A1/en
Priority to US10/524,192 priority patent/US20060102560A1/en
Priority to EP03736418A priority patent/EP1537220A1/en
Priority to PCT/SE2003/001176 priority patent/WO2004016796A1/en
Publication of SE0202428L publication Critical patent/SE0202428L/sv
Publication of SE522262C2 publication Critical patent/SE522262C2/sv

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01CPLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C3/00Treating manure; Manuring
    • A01C3/02Storage places for manure, e.g. cisterns for liquid manure; Installations for fermenting manure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02Biological treatment
    • C02F11/04Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/02Means for pre-treatment of biological substances by mechanical forces; Stirring; Trituration; Comminuting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/03Means for pre-treatment of biological substances by control of the humidity or content of liquids; Drying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023Methane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/20Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from animal husbandry
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Description

522 262 2 Sammanfattning av uppfinningen Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett sätt att framställa biogas vid vilket sätt de ovan nämnda nackdelarna undanröjes eller väsentligt minskas och således åstadkomma ett sätt att framställa biogas på ett effektivare sätt.
Närmare bestämt åstadkommer uppfinningen ett sätt att framställa biogas genom anaerob rötning av ett organiskt material, vilket sätt kännetecknas av att ett organiskt material mals, att det organiska materialet blandas med en vätska för att bilda ett slam med en torrsubstanshalt av 15-45 vikt% TS, att slammet matas till en tankreaktor och däri bringas i kontakt med biogasalstrande bakterier för rötning under anaeroba betingelser, och att slammet rötas i tankreaktorn vid en torrsubstanshalt av 5-10 vikt% TS under alstring av biogas.
Uppfinningen avser även en anordning för fram- ställning av biogas genom anaerob rötning av ett organiskt material, vilken anordning kännetecknas av att den innefattar en förblandningstank för blandning av ett malt organiskt material med en vätska till ett slam med en torrsubstanshalt av 15-45 vikt% TS och en matningsledning för matning av slammet till en förslutbar, väsentligen gastät tankreaktor för rötning av slammet vid en torrsubstanshalt i tankreaktorn av 5-10 vikt% TS, vilken tankreaktor har en omrörare för omrörning av i tankreaktorn befintligt material, ett inlopp för slam från förblandningstanken och utlopp för bildad biogas och bildat rötslam.
Ytterligare fördelar och kännetecken hos upp- finningen framgår av nedanstående beskrivning och de efterföljande patentkraven. 522 262 3 Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj med hjälp av icke begränsande utföringsexempel och under hänvisning till bifogade ritningar.
Fig 1 visar enligt en första Fig 2 visar en anordning för framställning av biogas utföringsform av uppfinningen. en anordning för framställning av biogas enligt en andra utföringsform av uppfinningen.
Fig 3 visar enligt en tredje Fig 4 visar enligt en fjärde Fig 5 visar en anordning för framställning av biogas utföringsform av uppfinningen. en anordning för framställning av biogas utföringsform uppfinningen. schematiskt en anordning som använts vid exemplifierande rötningsförsök.
Fig 6 visar produktion av biogas per ton VS och dygn i ett första exemplifierande försök.
Fig 7 visar uppmätts vid det Fig 8 visar produktion av biogas per ton VS och de halter av flyktiga fettsyror som första exemplifierande försöket. dygn i ett andra exemplifierande försök.
Fig 9 visar produktion av biogas per ton VS och dygn i ett tredje exemplifierande försök.
Detaljerad beskrivning av uppfinningen I föreliggande ansökan avser enheten ”vikt% TS” materials torrsubstanshalt. ett Torrsubstansen för ett material mäts enligt svensk standard SS 02 81 13 genom att materialet vägs före mätningen och sedan värms vid lO5°C i 20 timmar sä att vatten avgàr. Materialet vägs sedan äter. genom: Torrsubstanshalten i vikt% TS beräknas sedan vikt% TS = vikt efter värmning till lO5°C *100% vikt före värmning 522 262 4 Exempelvis avser 90 vikt% TS ett material där 90% av materialets ursprungsvikt àterstàr efter det att materialet värmts till lO5°C under 20 h.
I föreliggande ansökan avser enheten ”vikt% VS" ett materials halt av flyktigt organiskt material, nedan kallat VS-halten. För att bestämma VS-halten bestäms först materialets torrsubstans och därefter dess glödgningsrest. Glödgningsresten kan bestämmas i enlighet med svensk standard SS 02 81 13 genom att ett material som indunstats vid lO5°C i 20 h enligt ovan glödgas i 2 h vid 550°C. VS-halten, där VS stàr för Volatile Solids, avser i föreliggande ansökan materialets torra vikt, dvs vikten efter indunstning vid lO5°C i 20 h, minskat med glödgningsresten och därefter delat med materialets torra vikt, Materialets VS-halt i vikt% VS beräknas således som: dvs vikten efter indunstning vid lO5°C i 20 h. vikt efter lO5°C - vikt efter 550°C Vikt% VS = * 100 % vikt efter lO5°C Exempelvis avser en VS-halt av 85 vikt% VS att 85% av materialets torra vikt, dvs av materialets vikt efter värmning till lO5°C i 20 h, utgörs av organiska, flyktiga föreningar medan 15% utgörs av glödgningsrest.
Enheten ”g VS per dygn” avser i analogi med enheten vikt% VS en mängd flyktigt organiskt material i gram per dygn enligt ovan. Den mängd flyktigt organiskt material som tillförs reaktorn, dvs g VS, bestämmer hur mycket biogas som kan bildas eftersom biogasen bildas ur det flyktiga organiska materialet (och ej ur glödgningsresten eller vatteninnehàllet).
Med ”utrötningsgrad” avses i föreliggande ansökan den andel av ett till en rötningsreaktor infört material som omvandlas till biogas i rötkammaren. Om exempelvis 10 g VS per dygn tillförs en reaktor i form av rötbart material och det rötslam som avlägsnas fràn reaktorn 522 262 innehåller motsvarande 2 g VS per dygn är utrötnings- graden 80%. De bakterier som bortföres med avlägsnat rötslam innehåller en del g VS varför 100% utrötningsgrad enligt ovanstående definition inte kan uppnås i praktiken.
Vid uppfinningen bringas ett malt organiskt materi- al, som blandats med en vätska till ett slam med en hög torrsubstanshalt, i kontakt med biogasalstrande bakterier för rötning under anaeroba förhållanden. Den höga torr- substanshalten i slammet gör att en viss mängd biogas kan framställas i en mindre reaktor än vad som tidigare varit möjligt. Således kan biogas framställas till en lägre kostnad med hjälp av föreliggande uppfinning.
Det har visat sig nödvändigt att det organiska materialet i sig har en hög torrsubstanshalt för att ett slam med mycket hög torrsubstanshalt skall kunna åstad- kommas.
Ett exempel på organiskt material som är lämpligt att utnyttja vid föreliggande uppfinning är torkad grön- massa. Med grönmassa avses i föreliggande uppfinning växter, som är av den typ som utnyttjar fotosyntes för uppbyggnad av växtmassan. Grönmassan kan med fördel utgöras av olika lantbruksprodukter såsom ensilage, halm, YYPS, sockerbetor, rovor, kål, potatis, melass, ärtor, bönor, spannmål, spannmålsrens, raps, solrosor, majs, linser, lin samt vallväxter, såsom lusern, gräs och klöver. Lantbruksprodukter är ofta tillgängliga i stora mängder och har ofta stort energiinnehåll. Dessutom har lantbruksprodukterna ofta ett innehåll av spårämnen som gör att det alstrade rötslammet är mycket lämpligt att utnyttja som gödselmedel på åkermark. En ytterligare fördel med de ovan nämnda lantbruksprodukterna är att de inte innehåller några harmfulla bakterier. Således kan den uppvärmning till åtminstone 70°C under minst l h, kallad hygienisering, som är nödvändig vid exempelvis hushållsavfall och slakteriavfall, undvikas med minskade 522 262 6 produktionskostnader som följd. Även produkter, såsom gräsklipp, väghalm, naturslåtter och löv, som normalt uppstår vid kommunal verksamhet kan utnyttjas vid rötningen. För att kunna utnyttja de ovan nämnda exemplen på grönmassa är det i de flesta fall nödvändigt att först torka dem till en hög torrsubstanshalt, eftersom många av nämnda grönmassor har en ursprunglig torrsubstanshalt av endast 15-35 vikt% TS. Torkningen av grönmassan har flera fördelar. Förutom att ett slam med större torrsubstans- halt kan införas i reaktorn blir det även enklare att transportera och lagra grönmassan. Således kan grönmassan skördas och torkas vid en tidpunkt på året när tillgången på grönmassa är god för att sedan rötas under en utsträckt tidsperiod. Den torkade grönmassan är också betydligt billigare att transportera eftersom en stor mängd vatten har avlägsnats. Grönmassan bör torkas till en torrhalt av åtminstone 50 vikt% TS. En torkning till åtminstone 70 vikt% TS, än mer föredraget åtminstone 80 vikt% TS, har visat sig ge en än effektivare rötning i reaktorn och minskar den mängd vatten som tillförs reaktorn.
Rötningen i rötkammaren får störst effektivitet om det organiska materialet mals innan det införs i röt- kammaren. Målningen gör materialet mer tillgängligt för de biogasalstrande bakterierna och påskyndar därmed rötningen. Grönmassa kan malas före ovan nämnda torkning.
En sådan malning av ett ”blött” material är dock ganska svår att utföra och resulterar ofta, i synnerhet vid grönmassor med låg torrsubstanshalt, i en svàrhanterlig slurry. Av detta skäl är det ofta föredraget att först torka grönmassan och sedan mala den till önskad storlek.
En lämplig storlek på det malda materialet ur rötnings- synvinkel har visat sig vara ca O,5-3 mm, dvs huvuddelen, åtminstone ca 80 vikt%, av materialet bör ha en storlek i detta intervall efter målningen. En malning till mindre ökar problemen med damning storlekar, tex under 0,1 mm, och ökar energiförbrukningen vid målningen utan att 522 262 7 rötningen blir väsentligt snabbare. Vid större storlekar på det malda materialet, såsom storlekar större än 5 mm, blir rötningsförloppet långsammare vilket innebär att en större reaktor krävs. I vissa fall, vid exempelvis kompakta grönmassor som potatis, sockerbetor och kål, är det lämpligt att skära grönmassan i flingor, exempelvis flingor med en storlek av 10-30 mm, innan grönmassan torkas för àstadkommande av bästa effektivitet i torkningsprocessen. Ett exempel på en typ av tork som är lämplig för torkning av grönmassa är roterugn.
Det har visat sig särskilt lämpligt att pelletera den torkade grönmassan efter torkningen. Pelleteringen överför den torkade grönmassan i en form som är lätt att hantera och transportera. Sålunda kan grönmassa torkas och pelleteras lokalt och transporteras till storskaliga regionala anläggningar för framställning av biogas. En ytterligare fördel är att olika typer av pelleterade grönmassor enkelt kan doseras i önskat inbördes för- hållande till reaktorn för àstadkommande av en kemisk sammansättning i reaktorn som ger de biogasalstrande bakterierna goda förutsättningar för tillväxt. Vid användning av pelleterade grönmassor är det föredraget att mala pelleten innan den införs i reaktorn. Vid själva pelleteringen àstadkommes en viss kompaktering av den torkade grönmassan. Malningen gör det pelleterade materialet mer tillgängligt för de biogasalstrande bakterierna och ökar rötningshastigheten. Då det pelleterade materialet ofta har malts redan före själva pelleteringen kan en kvarn för malning av pellets göras relativt enkel. De ovan angivna storleksintervallen för malning av det torkade organiska materialet gäller även för malning av pellets.
Det har visat sig möjligt att med hjälp av torkade organiska material i allmänhet åstadkomma pumpbara slam med en torrsubstanshalt av upp till ca 35 vikt% TS.
Det har överraskande visat sig möjligt att med hela och rensade korn av spannmål, som malts till ca 1 mm 522 262 8 storlek, åstadkomma pumpbara slam med en torrsubstanshalt av upp till 45 vikt% TS. Med spannmål avses i före- liggande ansökan korn av sädesslagen vete, råg, korn, havre, majs och ràgvete. Spannmål i form av hela och rensade korn har redan vid skörden en torrsubstanshalt av ca 80-90 vikt% TS. Således kan korn av spannmål utnyttjas direkt efter skörd och rensning för beredning av ett slam med hög torrsubstanshalt. Någon torkning är således inte nödvändig, vilket minskar kostnaden för att producera biogas. Vid industriell lagring av de rensade spann- målskornen krävs en försiktig torkning till en torrsubstanshalt av ca 88-95 vikt% TS. Denna torkning är dock inte särskilt energikrävande och gör att kornen enklare kan transporteras och lagras. Den mycket höga torrsubstanshalten hos torkade spannmàlskorn i kombination med det faktum att ett pumpbart slam med mycket hög torrsubstanshalt kan beredas av malda spannmàlskorn gör att mycket lite vatten behöver tillföras reaktorn. Korn av spannmål innehåller huvudsakligen stärkelse, som snabbt kan brytas ned av de biogasalstrande bakterierna, vilket ökar utrötnings- graden. Spannmålen gör det möjligt att vid bibehållen uppehållstid öka den tillförda mängden organiskt material. En anordning för rötning av spannmàlskorn kan därför göras mycket liten och effektiv. En silo utnyttjas lämpligen för lagring av spannmålskornen. En kvarn eller kross, vilken kan vara av relativt enkel typ eftersom malningsgraden inte är särskilt hög och materialet som mals inte är särskilt slitande, utnyttjas för att mala kornen. De malda kornen blandas i en förblandningstank, som kan likna en industriell degframställningstank, till ett slam med hög torrsubstanshalt och pumpas sedan av en pump till en reaktor som innehåller biogasalstrande bakterier.
Det har visat sig att även spannmålsrens gör det möjligt att bereda slam med mycket hög torrsubstanshalt.
Spannmålsrens består huvudsakligen av skal och kasserade lO 522 262 9 korn från skörd och tröskning av spannmål.
Spannmålsrenset har en torrsubstanshalt av 80-90 vikt% TS. Speciellt lämpligt har det visat sig att torka, mala och pelletera spannmàlsrens. Dessa spannmålsrenspellet, som har en torrsubstanshalt av ca 85-95 vikt% TS, gör det möjligt att framställa slam med en torrsubstanshalt av upp till 40 vikt% TS.
Det är även möjligt att framställa ett slam med hög torrsubstanshalt av olika blandningar av spannmål och torkat spannmàlsrens.
För åstadkommande av ovan nämnda höga torrsubstans- halter i slammet är det lämpligt att åtminstone hälften av slammets totala torrsubstanshalt härrör från korn av spannmål och/eller torkat spannmàlsrens. Än mer före- O draget bör åtminstone 70 s av slammets totala torrsubstanshalt och mest föredraget åtminstone 85 % av slammets totala torrsubstanshalt härröra från korn av spannmål och/eller torkat spannmàlsrens.
Det har visat sig att det beredda slammet lämpligen bör ha en torrsubstanshalt av 15-45 vikt% TS, än mer föredraget 20-40 vikt% TS och mest föredraget 30-40 vikt% TS. Såsom nämnts ovan är det lämpligt att utnyttja pelleterat spannmålsrens och än hellre rensade korn av spannmål då de högsta torrsubstanshalterna skall åstad- kommas. Vid jämförelse med rötning av exempelvis kogödsel enligt känd teknik, där torrsubstanshalten i infört slam är endast ca 6-8 vikt% TS, kan vid uppfinningen med samma uppehàllstid i reaktorn utvinnas samma mängd biogas ur en reaktor som har endast ca en fjärdedel av den volym som krävs vid rötningen enligt den kända tekniken.
Slammet kan beredas på ett flertal olika sätt. Ett föredraget sätt att alstra ett slam är att blanda det organiska materialet, såsom korn av spannmål, med vatten, exempelvis vattenledningsvatten, sjövatten, kondensat, renat avloppsvatten eller någon annan vatteninnehållande vätska som ur biogasproduktionshänseende är lämplig för att tillföras reaktorn. Således kan även vatten- 522 262 innehållande vätskor som har lågt värde, eller är att betrakta som avfall, utnyttjas för framställning av slammet. Enligt detta sätt blandas malt material med vatten i en förblandningstank, som är försedd med en kraftig omrörare med lågt varvtal. Förblandningstanken minskar risken för att luft oavsiktligt införs i reaktorn och gör det enklare att hälla kontroll pà den mängd material som införs i reaktorn. Förblandningstanken ger även en vätning av det organiska materialet, vilket medför att rötningen börjar snabbare i reaktorn. Ett styrsystem utnyttjas för att åstadkomma önskad torrsubstanshalt på slammet i förblandningstanken.
Lämpligen utnyttjas ett satsvis förfarande för bland- ningen av slammet. Uppehàllstiden i förblandningstanken är lämpligen relativt kort, ca 5-50 minuter. I vissa fall kan dock även kontinuerliga förfaranden utnyttjas.
Den höga torrsubstanshalten i slammet har flera fördelar. Dels behöver endast lite vatten tillsättas.
Vattenförbrukningen blir således låg och uppehàllstiden i reaktorn blir lång, vilket ger en god utrötningsgrad. En liten mängd tillfört vatten medför även en làg kostnad för värmning av tillfört vatten till önskad rötnings- temperatur. En ytterligare fördel med låg vattentillsats är att det alstrade rötslammet kommer att ha en hög torrsubstanshalt vilket underlättar hantering, minskar kostnader för transport och ökar rötslammets värde som gödselmedel. Den höga torrsubstanshalten minskar också det pumparbete som åtgår för att pumpa in slammet i reaktorn och gör att förblandningstank, pumpar och ledningar kan dimensioneras för mindre flöden. En fördel med att utnyttja väsentligen rent vatten vid till- blandning av slammet är att blandningen av slammet kan utföras i en öppen förblandningstank. Detta gör tanken billig att tillverka och enkel att övervaka.
Ett annat sätt att framställa ett slam är att ta ut rötslam från reaktorn och blanda detta med det malda 522 262 ll organiska materialet i en förblandningstank till ett slam som sedan införs i reaktorn. En fördel med att utnyttja rötslam är att inget vatten utöver den lilla mängd restfukt som finns i det organiska materialet behöver tillsättas. Uppehållstiden i reaktorn blir därför lång.
Eftersom rötslammet innehåller bakterier kommer en viss alstring av biogas att ske redan i förblandningstanken, som lämpligen har en uppehållstid av 5-50 min.
Förblandningstanken bör vara en väsentligen gastät behållare som kontinuerligt avluftas för att undvika att explosiva gasblandningar alstras då bildad biogas och luft, är önskvärt att minimera den mängd energi som förbrukas som följer med det malda materialet, blandas. Det för att pumpa rötslam till förblandningstanken och för att pumpa det av organiskt material och rötslam beredda slammet till reaktorn. Av torrsubstanshalten i det sålunda beredda slammet härrör ca 3-6 vikt% TS från rötslammet varför den mängd slam som, vid given torr- substanshalt i det bildade slammet och given mängd organiskt material, måste pumpas till reaktorn blir något större jämfört med ovan beskrivna blandning med rent Vatten .
Det har visat sig att ett slam med hög torr- substanshalt, som beretts av malda lantbruksprodukter, som har hög torrsubstanshalt, är mycket lämpligt för ökning av biogasproduktionen i befintliga rötnings- anläggningar. I synnerhet spannmålsrens och hela, rensade korn av spannmål är mycket lämpade för detta ändamål. Det finns ett stort antal befintliga rötningsanläggningar som rötar exempelvis kogödsel, slakteriavfall, källsorterat hushållsavfall och slam från avloppsreningsanläggningar_ Syftet med (komposterbara delen), livsmedelsavfall dessa befintliga anläggningar är vanligen att undanskaffa ett svårhanterligt avfall. Dessa anläggningar rötar ofta ett material med låg torrhalt och lågt energiinnehåll per ton avfall. Följden blir att produktionen av biogas blir lO 522 262 12 liten. Det bildade rötslammet har en làg torrsubstanshalt och är därför svärhanterligt. Enligt en aspekt av uppfinningen beredes ett slam med hög torrsubstanshalt av ett organiskt material, företrädesvis ett material som i sig har hög torrsubstanshalt, och tillföres en reaktor där ett organiskt material av annan typ, exempelvis kogödsel, rötas. Slammet med hög torrsubstanshalt tillför mycket lite vätska till den befintliga anläggningen.
Detta har den fördelen att uppehàllstiden i den befintliga reaktorn inte minskar nämnvärt. Således kommer utrötningsgraden, dvs den andel av det införda materialet som omvandlas under rötningsprocessen, inte att minska.
Det tillförda slammet, har ett högt energiinnehåll per kg och kommer att öka som har en hög torrsubstanshalt, biogasproduktionen väsentligt i anläggningen. Torrhalten i det bortförda rötslammet ökar tack vare att mer material införs i reaktorn. Detta gör rötslammet enklare att hantera. Det införda organiska materialet kommer även att öka näringsvärdet i rötslammet så att detta får ett större värde som gödselmedel. Den extra näring som tack vare det organiska materialet tillförs de biogasalstrande bakterierna kan göra bakterierna aktivare genom sam- rötning, dvs att de rötade materialens näringsämnen kompletterar varandra, vilket kan leda till en ökad utrötningsgrad. Den extra utrustning som krävs för att pà ovan nämnda sätt effektivisera en befintlig rötnings- process är enkel, i synnerhet om ett material som i sig har hög torrsubstanshalt, exempelvis rensade korn av spannmål, utnyttjas. Sålunda kan med hjälp av upp- finningen biogasproduktionen ökas och rötslammets hanterbarhet förenklas och dess värde ökas i en befintlig rötningsanläggning. Det inses att ett slam med hög torrsubstanshalt även kan utnyttjas vid anläggningar som fràn början byggs för att röta ett sàdant slam till- sammans med ett annat organiskt material, som exempelvis kan vara vattenreningsslam, kogödsel eller något annat avfall, som önskas bortskaffas. 522 262 13 Vid den typ av anläggningar där det torkade organiska avfallet utnyttjas för att öka effektiviteten i en befintlig anläggning blandas det malda organiska materialet med en vätska till ett slam som har hög torrsubstanshalt och som sedan införes i reaktorn. Det är föredraget att åtminstone 10 vikt% av den totalt tillförda torrsubstansen i slammet härrör från rensade korn av spannmål, torkat och lämpligen pelleterat spannmàlsrens eller blandningar av torkat spannmålsrens och spannmål, dvs vid l ton TS som införs till reaktorn bör åtminstone 100 kg vara TS som härrör från spannmål eller pelleterat spannmålsrens. Än mer föredraget bör åtminstone 30 vikt% av den totalt tillförda torr- substansen härröra från spannmål eller pelleterat spannmålsrens. Det är önskvärt att undvika att stora mängder slam pumpas runt i anläggningen. Ett cirkulerande av stora mängder slam leder till ökad energiförbrukning och kan också orsaka störningar i rötningsprocessen.
Således är det lämpligt att åstadkomma ett slam som har relativt hög torrsubstanshalt. Slammet kan alstras på ett flertal olika sätt. Ett föredraget sätt är att ta ut rötslam från reaktorn och blanda detta med det malda organiska materialet i en förblandningstank. Det i förblandningstanken bildade slammet införs sedan i reaktorn. Detta har den fördelen att inget extra vatten utöver den mindre mängd restfukt som finns i spannmålen eller spannmålsrenset tillförs reaktorn. Ett annat föredraget sätt är att blanda spannmålen eller det torkade spannmålsrenset med det organiska materialet av annan typ, dvs kogödseln, vattenreningsslammet etc, som också rötas i reaktorn. Detta sätt är ofta mycket kostnadseffektivt i det att en befintlig tank kan utnyttjas som förblandningstank. Inte heller vid detta sätt tillsätts något extra vatten utöver den mindre mängd restfukt som finns i spannmålen eller spannmålsrenset till reaktorn. Ett ytterligare sätt är att i en separat förblandningstank blanda spannmålen eller spannmålsrenset 522 262 14 med rent vatten. Detta ökar den mängd vatten som tillförs den reaktor där spannmàlen eller spannmålsrenset rötas samman med ett organiskt material av annan typ, såsom kogödsel, vattenreningsslam. Spannmål och torkat och pelleterat spannmål har dock den fördelen att ett slam med mycket hög torrsubstanshalt kan beredas. Den lilla I de fall rent vatten av något skäl ändå måste tillföras reaktorn mängd vatten som då krävs kan ofta accepteras. kan detta vatten lämpligen utnyttjas för beredning av slammet med hög torrsubstanshalt.
Rötningen genomförs lämpligen som en kontinuerlig eller semi-kontinuerlig process, med hjälp av en tankreaktor, vilken nedan skall beskrivas mer i detalj, eller med hjälp av en tubreaktor, även kallad plugg- flödesreaktor. I en första ände av tubreaktorn införs till exempel spannmål och en bakteriekultur, som exempel- vis kan föreligga i form av återfört rötslam, varvid rötslam och biogas tas ut i en andra ände av tubreaktorn, vilken andra ände är belägen nedströms tubreaktorns första ände. Förfarandet kan även genomföras i en satsreaktor.
För att den anaeroba rötningen skall fungera är det nödvändigt att ingen luft kommer i kontakt med slammet under rötning. En reaktor för användning vid sättet enligt uppfinningen måste således vara lufttät. Reaktorn förses med inlopp för slam med hög torrsubstanshalt och utlopp för rötslam och biogas vilka in- och utlopp är så utformade att ingen luft kan komma in i reaktorn.
Spannmål och torkat spannmålsrens rötas lämpligen under en genomsnittlig uppehållstid av ca 5-100 dygn, företrädesvis ca 40-60 dygn. Vid längre uppehållstid förbättras utrötningsgraden, men samtidigt minskar den mängd av slammet med hög torrsubstanshalt som kan behandlas.
Rötningen sker vid en temperatur av 30-65°C. En högre temperatur innebär vanligen en snabbare rötning. 522 262 l5 Samtidigt ökar uppvärmningskostnaderna och den tid som man har till sitt förfogande för att hinna rätta till eventuella problem i processen minskar. Vissa bakterie- kulturer har även ett produktionsmaxima som ligger lägre än ovan nämnda övre temperaturintervall. Det har därför visat sig att en temperatur i intervallet 36-40°C är speciellt föredragen vid föreliggande uppfinning. Det är lämpligt att göra en avvägning mellan uppehàllstid, temperatur och rötningsgrad och använda den mest ekonomiska kombinationen av dessa faktorer.
Vid rötning i en tankreaktor är torrsubstanshalten för det i reaktorn befintliga rötslammet lämpligen ca 4- Vikt% TS, rörd och kontinuerligt arbetande tankreaktor kommer det företrädesvis ca 5-10 vikt% TS. Vid en om- fràn reaktorn avlägsnade rötslammet att ha väsentligen samma torrsubstanshalt som det i reaktorn befintliga rötslammet.
Vid igàngsättning av förfarandet införes vanligen en aktiv bakteriekultur i reaktorn. Denna bakteriekultur kan till exempel utgöras av rötslam fràn en parallell rötningsanläggning, rötslam från ett kommunalt avlopps- reningsverk eller kogödsel. Dä bakteriekulturen tillväxer kan en allt större mängd av slammet med hög torr- substanshalt tillföras reaktorn. En alltför snabb ökning av mängden tillfört slam undviks genom att man med korta intervall mäter halten av flyktiga fettsyror i rötslammet och tillser att halten flyktiga fettsyror hålls pà en önskvärt låg nivå genom reglering av tillförseln av torkat material.
Sättet enligt uppfinningen kan utföras i flera seriekopplade reaktorer. Speciellt fördelaktigt är dock att genomföra den anaeroba rötningen i ett enda steg, eftersom detta sparar apparat- och underhàllskostnader.
Beskrivning av föredragna utföringsformer Fig l visar en första utföringsform av en anordning l för framställning av biogas. Anordningen 1 har en 522 262 16 behållare i form av en väsentligen gastät reaktor 2.
Reaktorn 2 har ett inlopp 4 för organiskt material, ett utlopp 6 för bildad biogas och ett utlopp 8 för bildat rötslam. En omrörare 10 håller det i reaktorn befintliga materialet omrört.
Spannmål, som torkats till en torrsubstanshalt av 92 vikt% TS, förs från en ej visad förvaringssilo via en matningsledning 12 till en kvarn 14. I kvarnen 14 mals spannmàlen till en genomsnittlig storlek av cirka 1 mm.
Den malda spannmàlen matas via en matningsledning 16, som exempelvis kan utgöras av en skruvtransportör, till en förblandningstank 18. Förblandningstanken 18, som är en öppen tank, har en làngsamgående omrörare 20. Omröraren är av typen roterande skrapa och kan lämpligen likna de omrörare som utnyttjas i bageriindustrin för beredning av bakdeg. En vattentillförselledning 22 är anordnad att mata väsentligen rent processvatten till förblandnings- tanken 18. Ett styrsystem 24 är anordnat att satsvis mata vatten via ledningen 22 och mald spannmål via ledningen 16 till förblandningstanken 18 i ett sådant förhållande att en torrsubstanshalt av 35 vikt% TS erhålles i för- blandningstanken 18. Lämpligen utnyttjas en (ej visad) vågcell, som anordnas under förblandningstanken 18, för att styra tillsättningen av vatten och spannmål till förblandningstanken 18. Då ett slam av spannmål och vatten har blandats till jämn konsistens i förblandnings- tanken 18 pumpas slammet via en ledning 26 av en pump 28 till reaktorns 2 inlopp 4 och in i reaktorn 2. För att åstadkomma en jämn vätskevolym i reaktorn 2 pumpas en motsvarande mängd rötslam ut via utloppet 8.
Fig 2 visar en annan utföringsform av uppfinningen i form av en anordning 100. Anordningen 100 har en väsentligen gastät behållare i form av en reaktor 102 som har inlopp 104 för organiskt material, utlopp 106 för bildad biogas, utlopp 108 för bildat rötslam och omrörare 110 av väsentligen samma utförande som de i fig 1 visade. 522 262 17 Torkat och pelleterat spannmàlsrens leds från en ej visad förvaringssilo via en matningsledning 112 till en kvarn 114. I kvarnen 114 mals pelletten till en genom- snittlig storlek av cirka 1 mm. Den malda pelletten matas via en matningsledning 116 till en förblandningstank 118.
Förblandningstanken 118, som är en väsentligen gastät behållare, tillförselledning 122 är anordnad att med hjälp av en har en làngsamgàende omrörare 120. En vätske- ledning 123 och en pump 125 mata rötslam från reaktorn 102 till förblandningstanken 118. Ett styrsystem 124 är anordnat att satsvis mata rötslam via ledningen 122 och mald pellet via ledningen 116 till förblandningstanken 118 i ett sådant förhållande att en torrsubstanshalt av vikt% TS erhålles i förblandningstanken 118. Då ett slam berett av pellet och rötslam har blandats till jämn konsistens i förblandningstanken 118 pumpas slammet via en ledning 126 av en pump 128 till reaktorns 102 inlopp 104 och in i reaktorn 102. För att åstadkomma en jämn vätskevolym i reaktorn 102 pumpas en motsvarande mängd rötslam ut via utloppet 108. I förblandningstanken 118 kommer en viss mängd biogas att utvecklas under blandningsförfarandet. En gasledning 130 bortför denna gas, som består av en blandning av bildad biogas och den luft som oavsiktligt tillförts via matningsledningen 116, till ett biofilter luktande gaser. I den mån det är nödvändigt för att kunna (ej visat) som bryter ned metan och hålla TS-halten i reaktorn 102 på önskad nivå kan rent processvatten tillföras för att späda ut slammet i reaktorn. Detta processvatten kan antingen tillföras förblandningstanken 118 via en ledning 132 eller direkt till reaktorn 102 via en ledning 134.
Fig 3 visar schematiskt en tredje utföringsform av uppfinningen i form av en anordning 200. Pumpar och omrörare visas inte i fig 3, men det inses att sådana utnyttjas på väsentligen motsvarande sätt som visats i fig 1 och 2. Anordningen 200 rötar en blandning av kogödsel, som tillförs en blandningstank 240 via en 522 262 18 ledning 242 och slakteriavfall som tillförs blandnings- tanken 240 via en ledning 244. Blandningstanken 240 är en sluten tank som via en gasledning 243 avluftas till ett biofilter, gaser. Den blandning som åstadkommits i blandningstanken (ej visat) som bryter ned metan och luktande 240 leds via en ledning 246 till en hygieniseringstank 248 där blandningen upphettas till minst 70°C i åtminstone 1 h i syfte att döda harmfulla bakterier. Den hygieniserade blandningen, som har en torrsubstanshalt av ca 4-12 vikt% TS leds via en ledning 250 från hygieniseringstanken 248 till en reaktor 202, som är av liknande slag som den reaktor 102 som beskrivits ovan och således bland annat har ett utlopp 206 för bildad biogas och ett utlopp 208 för bildat rötslam.
I syfte att förbättra biogasproduktionen i an- ordningen 200 matas torkad spannmål via en matnings- ledning 212 till en kvarn 214 där spannmálen mals till en genomsnittlig storlek av cirka 1 mm. Via en matnings- ledning 216 matas den malda spannmálen till en för- blandningstank 218, som är av väsentligen samma typ som beskrivits ovan avseende förblandningstanken 118. En vätsketillförselledning 222 är anordnad att mata rötslam Ett styrsystem 224 är anordnat att satsvis mata rötslam via från reaktorn 202 till förblandningstanken 218. ledningen 222 och mald spannmål via ledningen 216 till förblandningstanken 218 i ett sådant förhållande att en torrsubstanshalt av 35 vikt% TS erhålles i förblandnings- tanken 218. Då ett slam berett av spannmål och rötslam har blandats till jämn konsistens i förblandningstanken 218 pumpas slammet från förblandningstanken 218 till reaktorn 202 via ett inlopp 204. En gasledning 230 som alstras vid blandningen i förblandnings- till ett biofilter bortför gas, tanken 218, metan och luktande gaser. (ej visat) som bryter ned Fig 4 visar schematiskt en fjärde utföringsform av uppfinningen i form av en anordning 300. Pumpar och omrörare visas inte i fig 4, men det inses att sådana b.) U1 522 262 19 utnyttjas på väsentligen motsvarande sätt som visats i fig 1 och 2. Anordningen 300 rötar kogödsel och kött- avfall. Kogödseln och köttavfallet matas via ledning 322 respektive ledning 323 till en väsentligen gastät tank 318 och blandas.
I syfte att förbättra biogasproduktionen i an- ordningen 300 matas torkat och pelleterat spannmàlsrens via en matningsledning 312 till en kvarn 314 där pelleten mals till en genomsnittlig storlek av cirka 1 mm. Via en matningsledning 316 matas den malda pelleten till tanken 318, som i anordningen 300 således utnyttjas som för- blandningstank och är av väsentligen samma typ som beskrivits ovan avseende förblandningstanken 118. I förblandningstanken 318 kommer en viss mängd biogas att utvecklas under blandningsförfarandet. En gasledning 330 bortför gas, luft, 316, från tanken 318 till ett biofilter som består av en blandning av bildad biogas, som oavsiktligt tillförts via matningsledningen samt gaser alstrade av kogödseln och köttavfallet, (ej visat) som bryter ned metan och luktande gaser. Ett styrsystem 324 är anordnat att satsvis mata kogödsel och köttavfall via ledningarna 322, till förblandningstanken 318 i ett sådant förhållande att 323 och mald pellets via ledningen 316 en torrsubstanshalt av 35 vikt% TS erhålles i för- blandningstanken 318. Då mald pellet, gödsel och kött- avfall har blandats till ett slam med jämn konsistens i förblandningstanken 318 pumpas detta slam från för- blandningstanken 318 via en ledning 326 till en hygieniseringstank 348 där slammet upphettas till minst 70°C i åtminstone 1 h i syfte att döda de harmfulla bakterier som eventuellt kan förekomma i slakteri- avfallet. Det hygieniserade slammet pumpas från hygieniseringstanken 348 via ett inlopp 304 in i en reaktor 302, som beskrivits ovan och således bland annat har ett utlopp 306 för bildad biogas och ett utlopp 308 för bildat rötslam. som är av liknande slag som den reaktor 2 lO 522 262 Det inses att en mängd variationer av de ovan beskrivna utföringsformerna är möjliga inom uppfinningens ram, såsom den definieras av de efterföljande patent- kraven.
Exempel 1.
Vid ett försök med rötning av spannmål utnyttjades en försöksanordning 400, som visas i fig 5, vilken anordning 400 hade en gastät glasreaktor 402 med en volym av 5 liter. Vätskevolymen i reaktorn 402 hölls konstant på 3 liter. En propelleromrörare 410 (med ett varvtal av 300 rpm) utnyttjades för att åstadkomma fullständig omrörning i reaktorn 402. En ledning 406 ledde bildad gas från reaktorn 402 till en gasmätare 412, som mätte volymen bildad gas. En tät glasgenomföring 404 ut- nyttjades för satsvis tillförsel av spannmål och inter- mittent bortförande av bildat rötslam. Ett ej visat tempererat rum utnyttjades för att hålla temperaturen i glasreaktorn 402 konstant vid 37°C.
Vid starten av försöket infördes 3 liter rötslam från en fullskalig rötningsanläggning i reaktorn 402. Det slam som rötades i den fullskaliga anläggningen hade det ursprung som framgår av tabell 1.
Tillförd produkt Volymsandel %vol Gödsel 5,4 Slakteriavfall 72,7 Övrigt* 21,9 Suma: 100 *i ”Övrigt” ingår framförallt avfall från livsmedelsproduktion och avfall från storkök Tabell 1. Ursprung för material i fullstor anläggning.
Vid starten av försöket fanns således i reaktorn 402 ett aktivt rötslam innehållande en aktiv kultur av biogas- alstrande bakterier. lO 522 262 21 Varje dygn satsades 10 g spannmål i reaktorn 402.
Spannmàlen bestod av 50% råg och 50% vete och förelåg i form av hela och rensade korn. Spannmàlen maldes i en laboratoriekvarn av typen Retsch Mühl typ SR2 från Retsch GmbH, DE, till en storlek av ca 1 mm. Torrsubstanshalten på den malda spannmålen var 91,6 vikt% TS och VS-halten var 96,7 vikt% VS. Således satsades varje dygn 8,68 g VS vilket motsvarade ca 3 g VS per liter reaktorvätska och dygn. Den malda spannmålen blandades med 18 ml vatten till en substratblandning med en torrsubstanshalt av 35 vikt% TS och en volym av 25 ml. Av praktiska skäl var det nödvändigt att späda ut substratblandningen med rötslam för att med hjälp av en spruta kunna införa den i reaktorn 402 via den täta glasgenomföringen 404. Av detta skäl uttogs 100 ml rötslam per dygn. 75 ml av detta rötslam blandades med substratblandningen och infördes samman med substratblandningen i reaktorn 402. De återstående 25 ml av rötslammet kastades för att hålla volymen i reaktorn 402 konstant. Uppehållstiden i reaktorn blev med ovan beskrivna satsning 120 dygn.
I fig 6 visas produktionen av biogas i enheten Nm3 gas per tillsatt ton VS och dygn som funktion av antalet dygn efter start. Såsom framgår av fig 6 är produktionen till en början något ojämn. Från och med dygn 50 har systemet kommit i jämvikt. Såsom framgår av fig 6 är den genomsnittliga produktionen av biogas från dag 50 till dag 70 ca 700 Nm3 biogas per ton VS och dygn, varvid ”Nm3” avser m3 gas vid 0°C och 1,013*105 Pa, och ”ton VS per dygn” avser den mängd VS som satsas per dag. Räknat på den satsade spannmålen var den genomsnittliga produktionen 616 Nm3 biogas per ton spannmål och dygn.
Räknat på torrsubstanshalten för satsad spannmål blev den genomsnittliga produktionen 673 Nm3 biogas per ton TS och dygn. Den producerade biogasen samlades upp med jämna mellanrum och analyserades med avseende på metanhalt. Vid stabil produktion var metanhalten 49-51 %. I fig 6 visas även pH i reaktorvätskan under försöket. Med undantag för 522 262 22 vissa störningar låg pH relativt stabilt i intervallet pH 7.3-7.5. Det uttagna rötslammet hade en torrsubstanshalt av 6,6 vikt% TS och en VS-halt av 89,4 vikt% VS, vilket motsvarade en utrötningsgrad av 83%.
Fig 7 visar halten av flyktiga fettsyror i röt- slammet som funktion av antalet dagar från start. Såsom framgår varierar halterna av de olika fettsyrorna mycket under försökets första 50 dygn. Under dygn 50-70 stabiliseras halterna. En förklaring till detta är att det tar tid för bakteriekulturen, som härrör från rötning av huvudsakligen animaliskt avfall, att anpassa sig till Spannmàlen. Det förekom även vissa försöksrelaterade problem under försökets inledning. Kring dygn 70 är halterna av samtliga fettsyror låga, vilket tyder på att rötningsprocessen är effektiv och fungerar stabilt.
Exempel 2 En anordning 400 av den typ som beskrivits ovan utnyttjades för försöket. Vid försökets start satsades 3 liter rötslam från den ovan nämnda fullskaliga an- läggningen. Rötslammets ursprung framgår således av tabell 1 ovan.
Det substrat som tillfördes reaktorn 402 utgjordes av spannmål och vall. Spannmàlen bestod av 50% ràg och 50% vete och förelåg i form av hela och rensade korn.
Spannmàlen maldes i ovan nämnda laboratoriekvarn till en storlek av ca 1 mm. Torrsubstanshalten på den malda spannmålen var 91,6 vikt% TS och VS-halten var 96,7 vikt% VS. Vallen bestod av en blandning av klöver och gräs och hade en torrsubstanshalt av 30,8 vikt% TS och en VS-halt av 92,2 vikt% VS.
Fyra dagar per vecka tillsattes endast mald spannmål till reaktorn 402. Tillsatsen av spannmål var då 11,1 gram, vilket motsvarade 10 g VS. Tillsatsen av spannmål gjordes medelst blandning av spannmål och vatten till en torrsubstanshalt av 35 vikt% TS på liknande sätt som beskrivs i exempel 1. l5 bd UI 522 262 23 Övriga tre dagar per vecka tillsattes både spannmål och vall enligt följande: 300 ml rötslam togs ut ur reaktorn 402 och blandades under ca 1 minut med 25 g 3,3 g mald spannmål, vilket motsvarande ca 3 g VS, blandades med 6 vall, vilket motsvarade 7 g VS, i en matmixer. ml vatten till en blandning med 35 vikt% TS. Denna spannmålsblandning sattes till vallblandningen i matmixern varefter den samlade blandningen infördes i reaktorn 402 via glasgenomföringen 404. En viss mängd rötslam, ca 20 ml, togs ut och kastades varje dygn för att hålla volymen i reaktorn konstant. Räknat som ett genomsnitt under hela försöket tillsattes således 10 g VS per dygn, vilket motsvarade 3,3 g VS per liter reaktor- vätska och dygn, varav 7 g VS per dygn var spannmål och 3 g VS per dygn var vall. Uppehållstiden i reaktorn 402 var ca 150 dygn.
I fig 8 visas produktionen av biogas per dygn i enheten Nm3 biogas per tillsatt ton VS och dygn som funktion av antalet dygn efter start. Såsom framgår av fig 8 har systemet ännu efter 40 dygn inte stabiliserats.
Det kan dock utläsas av fig 8 att den genomsnittliga produktionen av biogas från dag 32 till dag 39 var ca 561 Nm3 biogas per ton VS och dygn. Räknat på satsad spannmål och vall var den genomsnittliga produktionen 505 Nm3 biogas per ton spannmä1+vall och dygn. Räknat på torr- substanshalten för satsad spannmål och vall blev den genomsnittliga produktionen 541 Nm3 biogas per ton TS och dygn. Den producerade biogasen samlades upp med jämna mellanrum och analyserades med avseende på metanhalt. Vid försökets slut var metanhalten 50-51 %. I fig 8 visas även pH i reaktorvätskan under försöket. Med undantag för vissa störningar låg pH relativt stabilt i intervallet pH 7.5-7.8. Det uttagna rötslammet hade en torrsubstanshalt av 6,3 vikt% TS och en VS-halt av 83,9 vikt% VS. Halterna av flyktiga fettsyror var ungefär de samma som vid exempel 1, även om stabilitet ännu inte hade nåtts efter 40 dygn. 522 262 24 Av resultaten i exempel 2 framgår att även en sä pass måttlig inblandning som 30% (räknat på satsad mängd VS per dygn) av ej torkad vall kraftigt försämrar gas- produktionen i reaktorn jämfört med om enbart spannmål rötas, som vid exempel 1. En orsak till detta kan vara att uttaget av så mycket som 300 ml rötslam för blandning med vall i matmixern har stört processen i reaktorn.
Exempel 3 En anordning 400 av den typ som beskrivits ovan utnyttjades för försöket. Vid försökets start satsades 3 liter rötslam från den ovan nämnda fullskaliga an- läggningen. Rötslammets ursprung framgår således av tabell 1 ovan.
Varje dygn satsades 10 g pelleterat spannmålsrens i reaktorn 402. Spannmàlsrenset bestod huvudsakligen av skal, strån och kasserade korn. Spannmàlsrenset hade först torkats i ugn och sedan pelleterats i en pelleteringsmaskin. Pelleten maldes i ovan nämnda laboratoriekvarn till en storlek av ca 1 mm.
Torrsubstanshalten pà den malda pelleten var 88,6 vikt% TS och VS-halten var 96,5 vikt% VS. Således satsades varje dygn 8,55 g VS vilket motsvarade knappt 3 g VS per liter reaktorvätska och dygn. Den malda pelleten blandades med 18 ml vatten till en substratblandning med en torrsubstanshalt av 35 vikt% TS och en volym av 25 ml.
Av praktiska skäl var det nödvändigt att späda ut substratblandningen för att med spruta kunna införa den i den täta glasgenomföringen 404. Av detta skäl uttogs 100 ml rötslam per dygn. 75 ml av detta rötslam blandades med substratblandningen och infördes samman med substrat- blandningen i reaktorn 402. De återstående 25 ml av rötslammet kastades för att hålla volymen i reaktorn 402 konstant. Uppehållstiden i reaktorn blev med ovan beskrivna satsning 120 dygn.
I fig 9 visas produktionen av biogas per dygn i enheten Nm3 biogas per tillsatt ton VS som funktion av 522 262 antalet dygn efter start. Såsom framgår av fig 9 är produktionen till en början något ojämn. Från och med dygn 50 blev produktionen stabil. Såsom framgår av fig 9 är den genomsnittliga produktionen av biogas från dag 50 till dag 70 ca 722 Nm3 biogas per ton VS och dygn. Räknat på den satsade pelleten var den genomsnittliga produktionen 616 Nm3 biogas per ton pellet och dygn.
Räknat på torrsubstanshalten för satsad pellet blev den genomsnittliga produktionen 697 Nm3 biogas per ton TS och dygn. Den framställda biogasen samlades upp med jämna mellanrum och analyserades med avseende på metanhalt. Vid stabil gasproduktion var metanhalten 51-53 %. I fig 9 visas även pH i reaktorvätskan under försöket. Med undantag för vissa störningar låg pH relativt stabilt i intervallet pH 7.5-7.7. Det uttagna rötslammet hade en torrsubstanshalt av 6,8 vikt% TS och en VS-halt av 85,9 vikt% VS. Halterna av fettsyror var generellt lägre än vid exempel 1, vilket understryker att driften vid försöket var mycket stabil.
Av fig 9 framgår således att produktionen av biogas var väsentligen lika stor som vid exempel l. I tabell 2 nedan har produktionen av biogas vid de tre försöken sammanställts. Så som framgår åstadkoms vid försöket i exempel 2, där vall tillsattes, en betydligt lägre gasproduktion än vid försöken i exempel l och 3.
Exempel Substrat Biogasproduktion Nm3 biogas/(ton VS, dygn) Spannmål 700 Spannmål+vall 561 Pelleterat 3 spannmàlsrens 722 Tabell 2. Sammanställning av försöksresultat Det visade sig under försöken att de av mald spannmål respektive pelleterat spannmàlsrens framställda substratblandningarna med en torrsubstanshalt av 35 vikt% TS var klart pumpbara även om de inte kunde injiceras i 522 262 26 glasreaktorn 402 med hjälp av en spruta. Med hjälp av mald spannmål kunde pumpbara substratblandningar med en torrsubstanshalt av upp till 42 vikt% TS åstadkommas.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 522 27 PATENTKRAV
1. Sätt att framställa biogas genom anaerob rötning av ett organiskt material, k ä n n e t e c k n a t av att ett organiskt material mals, att det organiska materialet blandas med en vätska för att bilda ett slam med en torrsubstanshalt av 15-45 vikt% TS, att slammet matas till en tankreaktor (2; 102; 302) och däri bringas i kontakt med biogasalstrande 202; bakterier för rötning under anaeroba betingelser , och att slammet rötas i tankreaktorn vid en torrsubstanshalt av 5-10 vikt% TS under alstring av biogas.
2. Sätt enligt krav 1, vid vilket det malda organiska materialet blandas med en vätska för att bilda ett slam med en torrsubstanshalt av 30-45 vikt% TS.
3. Sätt enligt något av krav 1 och 2, vid vilket åtminstone hälften av slammets totala torrsubstanshalt härrör från spannmål och/eller torkat spannmålsrens och/eller blandningar därav.
4. Sätt enligt krav 3, vid vilket spannmålen huvudsakligen föreligger i form av hela och rensade korn.
5. Sätt enligt något av föregående krav, vid vilket ett organiskt material av annan typ än förstnämnda organiska material också rötas i reaktorn (202; 302), varvid åtminstone 10 vikt% av den totala torrsubstans som införs i reaktorn härrör från i förstnämnda organiska material ingående spannmål och/eller torkat spannmålsrens.
6. Sätt enligt något av föregående krav, vid vilket den vätska med vilken det organiska materialet blandas är väsentligen rent vatten.
7. Sätt enligt något av krav l-5, vid vilket den vätska med vilken det organiska materialet blandas i, fl . u. . , 6 : :u | . . .". "'2 _". :u- n . _. _ . . f . . ... 7, ' g ; -_ . - u. .'_,' v , _ , _ ': I o . n . . " ' - J. '.. 10 15 20 25 522 262 eo u.. 28 àtminstone delvis är rötslam som tas ut ur reaktorn (2; 102; 202; 302).
8. Sätt enligt nàgot av föregående krav, vid vilket det organiska materialet torkas till en torrsubstanshalt av åtminstone 70 vikt% TS innan det mals.
9. Anordning för framställning av biogas genom anaerob rötning av ett organiskt material k ä n n e - C 6 C k n a d 100; 200; 300) innefattar en förblandningstank (l8; 118; 218; 318) för av att anordningen (1; blandning av ett malt organiskt material med en vätska till ett slam med en torrsubstanshalt av 15-45 vikt% TS och en matningsledning (26, 4; 126, 104; 204; 304) för matning av slammet till en förslutbar, väsentligen gastät 102; 202; 302) en torrsubstanshalt i tankreaktorn av 5-10 vikt% TS, (10, 110) omrörning av i tankreaktorn (2; 102; 202; 302) befintligt material, 104; 204; 304) förblandningstanken (l8; 118; 218; 318) och utlopp (6, 8; 106; 108; 206, 208; 306, 308) för bildad biogas och bildat rötslam.
10. Anordning enligt krav 9, vid vilken en kvarn tankreaktor (2; för rötning av slammet vid för vilken tankreaktor har en omrörare ett inlopp (4; för slam fràn (14; 114; 214; 314) är anordnad för malning av det organiska materialet innan detta införes i förblandnings- tanken (l8; 118; 218; 318).
11. Anordning enligt något av krav 9-10, vid vilken en tillförselledning (122; 222) är anordnad för matning av rötslam från reaktorn (102, 202) till förblandnings- tanken (118; 218). u u o n - .,
SE0202428A 2002-08-14 2002-08-14 Sätt och anordning för framställning av biogas SE522262C2 (sv)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0202428A SE522262C2 (sv) 2002-08-14 2002-08-14 Sätt och anordning för framställning av biogas
AU2003237758A AU2003237758A1 (en) 2002-08-14 2003-07-07 Method and device for producing biogas
US10/524,192 US20060102560A1 (en) 2002-08-14 2003-07-07 Method and device for producing biogas
EP03736418A EP1537220A1 (en) 2002-08-14 2003-07-07 Method and device for producing biogas
PCT/SE2003/001176 WO2004016796A1 (en) 2002-08-14 2003-07-07 Method and device for producing biogas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0202428A SE522262C2 (sv) 2002-08-14 2002-08-14 Sätt och anordning för framställning av biogas

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0202428D0 SE0202428D0 (sv) 2002-08-14
SE0202428L SE0202428L (sv) 2004-01-27
SE522262C2 true SE522262C2 (sv) 2004-01-27

Family

ID=20288723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0202428A SE522262C2 (sv) 2002-08-14 2002-08-14 Sätt och anordning för framställning av biogas

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20060102560A1 (sv)
EP (1) EP1537220A1 (sv)
AU (1) AU2003237758A1 (sv)
SE (1) SE522262C2 (sv)
WO (1) WO2004016796A1 (sv)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20070116A1 (it) 2007-01-26 2008-07-27 Agroittica Spa Procedimento ed impianto per la produzione di energia e materiale compostato da scarti agricoli contenenti cellulosa
US20080236042A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Summerlin James C Rural municipal waste-to-energy system and methods
WO2010046915A2 (en) * 2008-10-06 2010-04-29 Kirloskar Integrated Technologies Ltd. Pretreatment of agricultural residue as feeds to produce biogas
SE533193C2 (sv) * 2009-03-25 2010-07-20 Scandinavian Biogas Fuels Ab Biogasproducerande system
CN106045267A (zh) * 2016-08-05 2016-10-26 牧原食品股份有限公司 养猪场肥粪生态循环处理***
SE543955C2 (en) * 2019-05-28 2021-10-05 Tekniska Verken I Linkoeping Ab Publ Method for the production of biogas
CN114207138A (zh) 2019-05-28 2022-03-18 林雪坪技术(公众)公司 用于生产沼气的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4252901A (en) * 1979-07-11 1981-02-24 Universal Research And Development Corp. System and process for anaerobic digestion
US4386159A (en) * 1981-01-14 1983-05-31 Masakuni Kanai Method of producing methane
NL8303129A (nl) * 1983-09-09 1985-04-01 Gist Brocades Nv Werkwijze en inrichting voor het anaeroob vergisten van vaste afvalstoffen in water in twee fasen.
JPS61197096A (ja) * 1985-02-23 1986-09-01 Shimizu Constr Co Ltd パルプ製紙廃水蒸発凝縮液のメタン発酵処理法
US6296766B1 (en) * 1999-11-12 2001-10-02 Leon Breckenridge Anaerobic digester system
JP2002192191A (ja) * 2000-12-28 2002-07-10 Ebara Corp セルロース繊維系有機性廃棄物の処理方法と装置
JP4149766B2 (ja) * 2002-04-12 2008-09-17 レーベン ラリー 生分解性有機材料を産生ガスに転換するための方法及び装置
SE526875C2 (sv) * 2002-08-14 2005-11-15 Tekniska Verken Linkoeping Ab Sätt och anordning för att framställa biogas ur ett organiskt material

Also Published As

Publication number Publication date
SE0202428L (sv) 2004-01-27
WO2004016796A9 (en) 2005-04-14
AU2003237758A1 (en) 2004-03-03
WO2004016796A1 (en) 2004-02-26
SE0202428D0 (sv) 2002-08-14
US20060102560A1 (en) 2006-05-18
EP1537220A1 (en) 2005-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100909845B1 (ko) 축분의 유기질 비료화 제조방법
CN107117786A (zh) 养殖场粪便处理方法及***
CN105693310B (zh) 超高温有机肥发酵设备搅拌装置
KR101045399B1 (ko) 축분과 인분을 이용한 유기질 비료의 제조방법 및 그 제조시스템
SE526875C2 (sv) Sätt och anordning för att framställa biogas ur ett organiskt material
US11839910B2 (en) Insect-based biowaste processing apparatus
CN102367458A (zh) 一种NaOH预处理芦笋秸秆制取沼气的方法
SE529177C2 (sv) Sätt, anordning och additiv för rötning av organiskt material
SE522262C2 (sv) Sätt och anordning för framställning av biogas
CN106748129A (zh) 一种生产生物有机肥的成套装置
CN107244947A (zh) 利用甘蔗制糖副产物连续高效制作食用菌培养基的方法
CN110036113A (zh) 由纤维底物生产沼气的方法
CN206109231U (zh) 一种干湿两用畜禽粪便处理装置
CN106187332A (zh) 一种干湿两用畜禽粪便处理装置
CN208218720U (zh) 一种鸡粪有机肥制备装置
CN111269043A (zh) 一种粪污快速生物肥化处理的方法
US20070039363A1 (en) System for industrial production of fertilizer by progressive digestion process
CN109081718A (zh) 一种有机肥料发酵生产线
KR20160096892A (ko) 발효 해조사료 제조장치 및 제조방법
CN100390293C (zh) 氢氧化钠固态常温处理提高稻草厌氧消化沼气产量的方法
RU2765578C1 (ru) Линия производства полнорационных комбикормов с использованием биогаза
CN214457537U (zh) 生态养殖粪便处理装置
CN109680015A (zh) 畜禽类养殖屠宰及农业废弃物无害化处理工艺与生产线
RU111398U1 (ru) Линия для приготовления органической и органоминеральной добавки из отходов растительного и животного происхождения
CN208676344U (zh) 一种多酶肽生物饲料生产设备

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed